磁性合金

磁性合金在外加磁場中的表現

磁性合金在外加磁場中，可表現出三種情況：（1）不被磁場吸引的，叫反磁性材料；（2）微弱地被磁場所吸引的物質，叫順磁性材料；（3）被磁場強烈地吸引的物質，稱鐵磁性材料，其磁性隨外磁場的加強而急劇增高，並在外磁場移走後，仍能保留磁性。金屬材料中，大多數過渡金屬具有順磁性；只有Fe、Co、Ni等少數金屬是鐵磁性的。

物質的磁性與其內部電子結構有關。反磁性金屬的原子中電子都已成對，正、反自旋的電子數目相等，由電子自旋而產生的磁矩互相抵消，因此原子磁矩為零，故不為外磁場所吸引。順磁性金屬原子中，正反自旋的電子數目不等，原子的磁矩不為零。由於無規則的熱運動，原子磁矩的方向各異。放入磁場時，原子磁矩沿磁場方向取向而略有偏轉，表現出微弱的磁化，除去外磁場，原子磁矩又混亂分佈，磁化消失。

鐵磁性的起源和順磁性相似，來自原子中未成對的電子。但在鐵磁性材料內部還存在著稱為“磁疇”的許多局部小區域，在這些小區域內，相鄰的原子磁矩取向一致，趨於相互平等的排列；而各磁疇間的自發磁化方向是無序的，因此整塊材料的宏觀磁矩為零，對外不顯示磁性。當處於磁場中時，各磁疇的磁矩會在一定程度上沿磁場方向排列，這樣，一個磁疇沿磁場順排一次就相當於許多原子磁矩的順排。因此鐵磁性材料與磁場間的相互作用，要比順磁性物質大得多。除去外磁場，各磁疇仍力圖儘可能保持原有磁場存在時所形成的取向，此時磁疇取得的部分順排，就使材料保持有殘留磁性，於是，該材料就“永久”磁化了。用一塊永久鐵摩擦鐵磁材料，即可使之永久磁化。永磁材料的磁性，也可因加熱或猛烈的撞擊使磁疇方向變得無序而被破壞。

金屬中組成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有稀土-鈷系、鐵-鉻-鈷系和錳-鋁-碳系合金。其中稀土系列已經歷三代。第一代永磁材料是以RECo5為代表（RE表示稀土元素），以SmCo5性能最好；以後出現減少稀土用量的第二代永磁材料Sm2Co17等；80年代開發成功的Nd-Fe-B釹鐵硼是第三代，其中主要成份是鐵（約佔2/3），成本顯著降低，性能更好。我國生產的釹鐵硼合金的磁性能，在國際上於領先地位。

磁性合金在電力、電子、計算機、自動控制和電光學等新興技術領域中，有著日益廣泛的應用。